基于损伤的累积滞回耗能与延性系数

从地震损伤评价出发,通过分析与推导,建立了基于位移延性系数的损伤评价模型。采用四个柱的破坏性试验数据,运用推导出来的模型进行了柱的损伤程度评价。考虑到延性系数计算的困难以及其与累积滞回耗能的关系,通过分析建立起累积滞回耗能与位移延性系数的关系曲线。

双向地震作用下等延性系数的标准化滞回能量反应谱

目前滞回能量反应谱的研究几乎都是以单自由度体系和单向地震输入为前提,没有考虑地震动的多维性和结构非线性反应的空间耦合性,为此建立了屈服关系满足二维屈服面函数的单质点双自由度体系能量分析模型,提出双向地震下标准化滞回能量反应谱理论。以硬、中、软土场地的178条地震记录为激励,建立了统计平均的标准化滞回能量谱。与单自由度体系滞回能量谱的比较表明在很多情况下单自由度体系滞回能量谱值偏低。分析了场地类别、延性系数、两主轴方向周期比对标准化滞回能量谱的影响,分析表明:标准化滞回能量谱具有典型的场地特征;延性系数对软土场地的谱值影响比较明显,而对硬土和中等场地的谱值影响相对较小;周期比对谱值也具有一定影响。

中间加劲C型钢构件压弯滞回性能非线性模拟

为克服普通薄壁C型钢构件在宽厚比较大时滞回性能差的缺点,首先对具有相同宽厚比的C型钢和加劲C型钢压弯构件的滞回性能进行了比较,结果表明加劲可有效改善此类构件的滞回性能;然后对具有中间加劲的C型钢构件在压弯循环荷载下的滞回性能、变形情况以及破坏模式进行了深入分析;研究了加劲设置对构件性能的影响,得出了合理的加劲布置方式;最后采用延性系数对中间加劲薄壁C型钢构件的抗震性能进行了评价,给出了设计建议。

预应力混凝土框架结构滞回性能非线性研究

通过对预应力框架结构在竖向荷载及水平低周反复荷载作用下的试验研究、全过程滞回分析 。

修正Clough滞回模型下的地震力调整系数

采用反向加载时刚度退化的修正克拉夫(Modified-Clough,MC)滞回模型,计算了单自由度体系(SDOF)在四类场地下各74～106条地震波输入后的弹塑性动力时程响应,得到了不同自振周期、延性、阻尼比和后期刚度系数等参数组合下的地震力调整系数R。结果表明,影响R的决定性因素是结构的延性,延性越大R越大;阻尼比、后期刚度对R的影响是第二位的,而且只在短周期范围内比较明显。对R谱的横轴做标准化处理后,较好地保留了R谱在特征周期处的峰值特征,并提出了R的计算公式。为了分析耗能能力、刚度退化的影响,将延性和耗能能力作为两个独立变化的因素,分析了理想弹塑性(EPP)、剪切滑移(SSP)和无任何耗能能力的双线性弹性(BIL)模型下的R谱,与MC滞回模型下的R谱一起相互之间进行了对比。结果表明,在延性保持相同的情况下耗能能力在中长周期结构中对地震力调整系数几乎没有影响,这一结论对美日等国近几年引入一些注重延性而不单纯看重耗能能力的细部构造提供了理论解释。在中等周期范围内,刚度退化的MC结构比EPP结构的强度需求反而要小。

双折线弹塑性滞回模型的结构影响系数

对双折线弹塑性滞回模型的单自由度体系在地震作用下的响应进行了分析,得到了不同场地、结构自振周期、延性、阻尼比、后期刚度系数等参数组合下的结构影响系数R。结果表明:R谱的决定性因素是结构的延性,延性越大R越大;阻尼比、后期刚度对R的影响是第二位的,而阻尼只在短周期范围内有比较明显的影响。对场地特征周期用六种不同的方法进行了分析,取五种分析结果一致的特征周期,对R谱的横轴标准化,得到的R谱保留了在Tg处的峰值特征。对各周期和延性下的R进行统计分析,发现其符合对数正态分布,并提出了延性影响系数Rμ的计算公式。

强对流天气下输电塔-线体系倒塌破坏与风雨组合系数研究

极端气象灾害给输电线路的安全运行带来了严重威胁,相对低电压等级的角钢输电塔出现了较高频次的倒塌破坏事故。基于现象学非线性滞回模型,开展了输电塔-线体系在强对流天气下的倒塌破坏研究,总结了雨荷载对输电塔响应的影响规律;基于风雨气象记录,进行了风雨组合分析并提出了风雨组合系数。结果表明,在极端强对流天气中,所研究输电塔的薄弱部位主要为第3、4节段,该部位的大量斜材和少量主材陆续屈曲是造成输电塔倒塌的主要原因,极端风雨气象条件下有必要考虑雨荷载对输电塔-线体系响应的影响。不同重现期下风速和雨量的组合值均小于其相应的标准值,该地区50 a重现期下风速和雨量的组合系数建议值分别为1.0和0.7。

钢梁桥竖向弹塑性地震反应分析的非线性位移系数法

钢梁桥在竖向地震作用下的弹塑性变形在"向下"方向累积,在"向上"方向结构保持弹性。基于此,建立了钢梁桥在竖向地震作用下的非对称滞回模型。采用53条近场竖向强震记录和自编非线性动力反应分析程序,计算了钢梁桥在竖向地震作用下的弹塑性位移需求。结果表明:钢梁桥等效竖向屈服强度越高,或其屈服后刚度系数越高,钢梁桥的弹塑性位移需求越低,离散性越小。基于计算结果,拟合得到了钢梁桥在竖向地震作用下的弹塑性位移系数公式。采用该方法计算一个钢桁架梁桥在竖向地震作用下的弹塑性反应,所得结果与时程分析结果吻合。对于跨中竖向位移,误差不超过11%;对于屈服构件数量和位置,本文方法与时程分析方法结果一致。

圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回性能分析

在空钢管中填充混凝土可以避免或延缓钢管过早地发生局部屈曲，并有效地提高构件的延性，从 而增强构件的抗震性能。本文在对圆钢管混凝土构件弯矩－曲率关系分析的基础上，分析了圆钢管混凝 上压弯构件Ｐ－ 滞回关系曲线，理论计算结果得到国内外大量试验结果的验证．基于理论分析模型， 分析了各参数，如构件轴压比、长细比、截面含钢率和材料强度等因素对圆钢管混凝土压弯构件Ｐ－ 滞回关系曲线的影响。最后，确定了圆钢管混凝土压弯构件Ｐ－ 恢复力模型和延性系数的简化计算方 法。

磁流变阻尼器性能试验及其非线性力学模型

磁流变阻尼器是一种应用前景广阔的智能型阻尼器。研制了双出杆流动型磁流变阻尼器,对其进行了阻尼特性试验。在阻尼特性试验研究的基础上,建立了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性模型。讨论了施加的电流、激振频率对非线性模型参数的影响。所建立的非线性模型与传统的Bingham塑性模型相比较具有精度高、能准确反映磁流变阻尼器滞回特性等优点。

HRB400级钢筋混凝土柱的滞回性能分析

基于HRB400级钢筋混凝土柱的试验,对其滞回性能进行分析与研究,并对其损伤程度进行评价.通过比较两种不同的损伤模型,建议采用一个基于延性系数的损伤模型.为了找出结构(构件)的延性系数,根据试验的结果建立了其与累积滞回耗能的关系图.针对4个HRB400级钢筋混凝土柱的试验数据拟合结果,提出计算累积滞回耗能的方法.

常延性系数弹塑性位移谱及其应用

采用根据我国现行《建筑抗震设计规范》生成的人工地震波，对单自由度体系进行弹塑性时程分析，讨论了滞回模型、屈服后刚度等对弹塑性位移反应谱的影响。在此基础上，建立了8度设防、Ⅱ类和Ⅲ类场地、设计地震分组为第一组、位移延性系数μ为1～8的单自由度体系最大弹塑性位移与周期的关系，即常延性系数弹塑性位移谱。通过算例，介绍了常延性系数弹塑性位移谱在房屋结构基于位移抗震设计中的应用。

圆钢管混凝土压弯构件荷载位移滞回模型研究

本文采用数值计算方法,对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行了理论分析。理论计算结果与实验结果吻合良好。基于理论模型,分析了各参数,如构件轴压比、长细比、截面含钢率和材料强度等对圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回曲线的影响。最终提出一种圆钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回模型及位移延性系数的简化计算方法。

双层钢板混凝土组合剪力墙滞回性能研究

为研究双层钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能,对4个剪跨比为2.5的组合剪力墙试件进行了拟静力加载试验;通过改变约束拉杆和加劲肋的间距,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能;选用地震分析软件OpenSees建立了双层钢板混凝土组合剪力墙的纤维模型,进行了低周反复荷载作用下的非线性分析。结果表明:该种剪力墙的破坏形态为墙底部截面钢板被压曲,核心混凝土被压碎的弯曲型破坏;在轴压比相同条件下,设置加劲肋试件的抗震性能优于设置约束拉杆的试件,且随着约束拉杆和加劲肋间距的减小,试件的变形能力增加,表现出较好的耗能能力;纤维模型计算得到的抗弯承载力、延性系数与试验值之间误差较小,纤维模型能较好地模拟剪力墙的抗震性能;随着轴压比的增大,剪力墙的极限承载力有所提高,而变形能力有明显的下降;随着混凝土强度的增加,剪力墙的承载力提高,变形能力减小;随着钢板厚度的增加,剪力墙的承载力和变形能力都明显增加。

并联复合隔震体系非线性性能的试验研究

对一并联复合隔震结构模型进行了振动台试验研究,通过逐渐增加摩擦滑板的数量来调整隔震层摩擦承压比的大小。分析了复合隔震体系不同摩擦承压比对隔震层滞回特性、基底剪力系数以及复合隔震体系非线性性能的影响。试验结果表明:复合隔震结构的非线性特性与摩擦承压比的大小及地震烈度大小有关,在合理的摩擦承压比取值范围内复合隔震结构具有良好的隔震性能。

中空型钢混凝土压弯构件的滞回性能

中空型钢混凝土柱是一种适于预制装配结构的新型构件.论文应用ABAQUS有限元对9个中空型钢混凝土压弯构件的滞回性能进行了参数分析,讨论了轴压比、配箍率和配钢率三个参数对构件承载力、延性及耗能能力的影响.结果表明,中空型钢混凝土压弯构件具有较好的延性,按现行型钢混凝土规范要求进行设计,基本能满足框架柱的抗震要求.

波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点滞回性能研究

为研究波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点的滞回性能,采用ANSYS有限元软件,对半刚性外伸端板连接节点施加循环荷载,得到其弯矩-转角滞回曲线,分析节点的受力特性和延性系数;分别调整梁腹板高度和厚度,分析其对弯矩-转角滞回曲线的影响。结果表明:随着荷载的增大,残余变形的累加,节点承载力和刚度逐渐降低,弯矩-转角滞回曲线由线性特征转变为非线性特征;梁腹板高度和梁腹板厚度对节点的延性系数和滞回性能影响显著。

弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱

本文对弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱进行了分析研究。以4种场地土条件下40条强震记录为输入,分析了结构和地面运动参数对弹塑性SDOF系统累积滞回耗能谱与输入能量谱比值的影响。结果表明:阻尼比、延性系数、初始周期有很大的影响,而地面运动参数影响不大。结合现有的10种累积滞回耗能谱的计算模型和影响参数分析,建议了一个新的累积滞回耗能谱的计算方法。计算结果表明,本文建议的方法较好地反映了累积滞回耗能谱的影响参数和变化趋势,与现有计算模型有较好的一致性,且满足边界条件、便于计算。

抗震结构基于最大弹塑性位移耦合作用的滞回耗能谱

针对抗震结构研究了能够综合考虑结构弹塑性位移耦合作用的滞回耗能谱(简称"VH谱")。通过自编的Matlab程序,进行了大量的单自由度体系非线性时程分析,计算得到了一系列VH谱曲线,并拟合回归了4类场地的VH谱公式及其相关系数。VH谱综合考虑了结构最大弹塑性位移和结构累积滞回耗能的耦合作用,更加合理地反映结构在罕遇地震作用下的弹塑性行为,研究成果可供抗震结构基于能量性能设计或评估使用。

结构滞回阻尼比计算方法的改进研究

目前计算结构滞回阻尼比常用的方法是能量比法,该方法在给定滞回模型的基础上采用滞回耗能与结构总弹性应变能的比值求得结构滞回阻尼比,但该方法是建立在简谐激励下结构稳态响应的基础之上,对于真实地震下结构滞回阻尼比计算并不完全适用。考虑到这一不足,本文提出一种新的迭代计算结构滞回阻尼比的方法,在Carlos提出的结构滞回阻尼比计算方法的基础上,考虑地震激励频率对阻尼比的影响,通过改进Carlos迭代计算方法,得到了考虑地震激励频率影响的滞回阻尼比计算公式,通过该公式分析得出了不同延性系数和周期比对滞回阻尼比的影响规律,结果表明不同延性系数的结构滞回阻尼比会随着周期比的增大先增大再减小。本研究可为结构进入非线性状态后减震结构总体阻尼比的计算提供理论依据。